Система автоматизації


1.Понятіе осістемах CAD/CAM/CAE (наскрізні САПР).

Наскрізні системи - це всеосяжний набір засобів для автоматизації процесів і
технологічної підготовки виробництва, а також різних об'єктів
промисловості. Системи містять у собі повний набір промислово адаптованих
і які довели свою ефективність програмних модулів, функціонально охоплюють
аналіз і створення креслень, підготовку виробництва на всіх етапах, а також
забезпечують високу функціональну гнучкість усього циклу виробництва.
Дана система дозволяє виконувати розробку самих складних технічних виробів:
джгути електропроводки, деталі з пластмаси, різні механічні конструкції.
Це досягається за допомогою Еден набору програмних засобів задовольняють
спеціальним вимогам виробництва.
Системи являють собою не просто об'єднаний набір окремих програмних
рішень, а цілісну інтегровану систему взаємозалежних інструментальних
модулів здатних функціонувати на різних технічних платформах,
взаємодіяти з іншим виробничим устаткуванням, обробляти дані,
отримані шляхом досягнення розробок новітньої технології.
Системи CAD/CAM/CAE дозволяють у масштабі цілого підприємства логічно зв'язувати
всю інформацію про виріб, забезпечувати швидку обробку і доступ до неї
користувачів працюючих у різнорідних системах. Так само вони підтримують
технологію паралельного проектування і функціонування різних
підрозділів погоджено виконуючих у рамках єдиної комп'ютерної моделі
операції проектування, зборки, тестування виробу, підготовку виробництва та
підтримку виробу протягом усього його життєвого циклу.
Створювана системою модель грунтується на інтеграції даних і являє
собою повний електронний опис виробу, де присутня, як
конструкторська, технологічна, виробнича й інші бази даних по
виробу. Це забезпечує значне поліпшення якості, зниження
собівартості і скорочення термінів випуску виробу на ринок.
Кожна система розробляється керуючись задачами об'єднання й оптимізації
праці розроблювачів і прийнятих при цьому технологій у масштабах усього
підприємства для підтримки даною системою стратегії автоматичного
проектування.

2. Класифікація ЕОМ.

Технічні засоби і загальне системне програмне забезпечення є
інструментальної базою САПР. Вони утворюють фізичну середовище, в якому
реалізуються інші види забезпечення САПР. Інженер, взаємодіючи з цим середовищем
і вирішуючи різні завдання проектування, здійснює автоматичне
проектування технічних об'єктів. Технічні засоби і загальне програмне
забезпечення в процесі проектування виконують і вирішують такі завдання як:

введення вихідних даних опису об'єкту проектування;

відображення введеної інформації з метою її контролю та редагування;

перетворення інформації;

зберігання та оперативного спілкування проектувальника з системою, і багато інших
функції.


Для вирішення цих завдань технічні засоби САПР повинні містити процесори,
оперативну пам'ять, зовнішні запам'ятовувальні пристрої, пристрої введення-виведення
інформації, технічні засоби машинної графіки і багато ін пристрою. На
сьогоднішній день існує дуже багато різноманітних ЕОМ. Основні технічні
характеристики за якими ЕОМ розділені на групи це: продуктивність,
ємність оперативного пристрою, що запам'ятовує, пропускна здатність підсистеми
введення-виведення інформації, надійність функціонування та ін ЕОМ, що використовуються в
САПР, можна розділити на дві групи:

універсальні загального призначення;

спеціалізовані.

Спеціалізовані ЕОМ призначені для вирішення вузького кола завдань
проектування конкретних технічних об'єктів. Можна умовно розділити ЕОМ на
групи по ціні/продуктивності, але дуже швидкий прогрес в області
розробки обчислювальної техніки розмивають цей кордон, перетворюючи сьогоднішню
супер-ЕОМ у простий калькулятор.
Розділяють обчислювальні машини на супер-ЕОМ, ЕОМ високої продуктивності і
ЕОМ середньої продуктивності, вони використовуються в основному для вирішення складних
обчислювальних завдань (наприклад, моделювання, параметричної оптимізації і
тощо); міні-ЕОМ є основою для створення типових проблемно-орієнтованих
комплексів; персональні ЕОМ призначені для поточної повсякденної роботи
інженера; мікро-ЕОМ одержали широке поширення, оскільки легко
вбудовуються в різні пристрої САПР. Наведемо кілька прикладів, де можна
проаналізувати технічні характеристики різних типів ЕОМ (таб.1).
таб.1.
Параметри ЕВМСупер-ЕВМЕВМ високої проізв.ЕВМ середньої проізв.Суперміні
ЕВМ.Мікро-ЕОМ
Названіе.Cray X-MPIBM-3081ЕС1046VAX11/780СМ 50/60
Виробниц. млн. опер/сек. Максім.200 141,21,10,15
Розрядність машинного слова.6432323216
Ємність ОЗП, байт.64М32М 8М8М128К

На початку 90-х років в нашу країну хлинув великий потік зарубіжної обчислювальної
техніки, стався різкий стрибок у розвитку Українського ринку комп'ютерної та
оргтехніки. Нам стали доступні останні досягнення у світі Hardware, Software,
Multimedia. Так маючи грошові кошти можна без зайвих зусиль придбати ЕОМ
будь-якого класу і будь-якої конфігурації. Принцип відкритої архітектури, вперше
використовуваний фірмою IBM, зробив найпоширенішими IBM-сумісні
комп'ютери. По класах їх можна підрозділити на офісні комп'ютери, мережеві
робочі станції, графічні станції, файл-сервери, відео-сервери, комп'ютери
мультимедіа, Desktop, Laptop. Представники кожної групи мають різні
технічні характеристики.

Ці невеликі на вигляд машини несуть у собі величезний обчислювальний потенціал,
який знайшов своє застосування в системах автоматизованого проектування,
анімації, банківської справи, освіти та багатьох інших сферах. Так, наприклад,
Cray Research єдина компанія, що випускає обчислювальну техніку для
наукових високопродуктивних обчислень. Сучасні дорогі ЕОМ
містять по кілька десятків і навіть сотень процесорів (наприклад, MasPar MP-2
містить 16000 процесорів) досягаючи при цьому пікової продуктивності в
кілька сотень Мфлоп. Прості ж ЕОМ містять зазвичай один процесор (
процесори умовно поділяють на покоління 286, 386, 486, 586 "Pentium"),
кілька мегабайт оперативної пам'яті (зазвичай вона нарощується), жорсткий диск
(постійний запам'ятовуючий пристрій - "вінчестер", ємність від декількох Мб до
декількох Гбайт), адаптери відео-, мульти-та ін (для підтримки роботи
різних пристроїв, як монітор, вінчестер і т. д.). Всі перераховані
пристрої встановлюються на материнську плату, до неї від блоку живлення подається
електрична енергія і ЕОМ може працювати. Це звичайно не повний склад
комп'ютера (насправді він набагато складніше), але вже достатньо, щоб
уявити собі його сутність.

3. Організаційне забезпечення САПР.

Стандарти з САПР вимагають виділення в якості самостійного компоненту
організаційного забезпечення, яке включає в себе положення, інструкції,
накази, штатні розклади, кваліфіковані вимоги та інші документи,
регламентують організаційну структуру підрозділів проектної організації та
взаємодію підрозділів з комплексом засобів автоматизованого
проектування. Функціонування САПР можливо тільки при наявності і
взаємодії перерахованих нижче засобів:

математичного забезпечення;

програмного забезпечення;

інформаційного забезпечення;

технічного забезпечення;

лінгвістичного забезпечення;

методичного забезпечення;

комплектування підрозділів САПР професійними кадрами.

Тепер коротко розберемося з призначенням кожного компонента засобів САПР.


Математичне забезпечення САПР. Основа - це алгоритми, за якими
розробляється програмне забезпечення САПР. Серед різноманітних елементів
математичного забезпечення є інваріантні елементи-принципи побудови
функціональних моделей, методи чисельного рішення алгебраїчних і
диференціальних рівнянь, постановки екстремальних завдань, пошуки екстремуму.
Розробка математичного забезпечення є найскладнішим етапом створення
САПР, від якого найбільшою мірою залежать продуктивність і
ефективність функціонування САПР в цілому.

Програмне забезпечення САПР. Програмне обидві безпечення САПР представляє собою
сукупність усіх програм та експлуатаційної документації до них, необхідних
для виконання автоматизованого проектування. Програмне забезпечення
ділиться на загальносистемне та спеціальне (прикладне) ПЗ. Загальносистемне ПО
призначено для організації функціонування технічних засобів, тобто для
планування і керування обчислювальним процесом, розподілу наявних
ресурсів, про представлено різними операційними системами. У спеціальному ПО
реалізується математичне забезпечення для безпосереднього виконання
проектних процедур.

Інформаційне забезпечення САПР. Основу становлять дані, якими користуються
проектувальники в процесі проектування безпосередньо для вироблення проектних
рішень. Ці дані можуть бути представлені у вигляді тих чи інших документів на
різних носіях, які містять відомості довідкового характеру про матеріали,
параметрах елементів, відомості про стан поточних розробок у вигляді
проміжних та остаточних проектних рішень.

Технічне забезпечення САПР. Це створення та застосування ЕОМ,
графобудівники, оргтехніки та різноманітних технічних пристроїв, що полегшують
процес автоматизованого проектування.

Лінгвістичне забезпечення САПР. Основу складають спеціальні мовні
кошти (мови проектування). призначені для опису процедур
автоматизованого проектування та проектних рішень. Основна частина
лінгвістичного забезпечення - мови спілкування людини з ЕОМ.

Методичне забезпечення САПР. Під методичним забезпеченням САПР розуміють
що входять до її складу документи, що регламентують порядок її експлуатації. Причому
документи, що відносяться до процесу створення САПР, не входять до складу
методичного забезпечення. Так в основному документи методичного забезпечення
носять інструктивних характер і їх розробка є процесом творчим.

Комплектування підрозділів САПР професійними кадрами. Цей пункт
наказує комплектування підрозділів САПР професійному-грамотними
спеціалістами, які мають навички та знання для роботи з перерахованими вище
компонентами САПР. Від їх роботи буде залежати ефективність і якість роботи
всього комплексу САПР (може навіть всього виробництва).

4. САПР плазаво-шаблонних робіт.

Раніше в машинобудівному виробництві всі складні деталі виготовляли
плазово-шаблонним методом. З впровадженням обчислювальних засобів, як великі,
малі і мікро-ЕОМ, креслярські автомати, верстати з ЧПУ з'явилася можливість
відмовитися від цього трудомісткого з багатьма недоліками методу виробництва. На
його зміну прийшов розрахунково-плазовий метод, це комбінований спосіб ув'язування,
більш прогресивний, ніж плазово-шаблонний метод, але ще не досяг
комплексної автоматизації. Розрахунково-плазовому методу (РПМ) притаманні всі риси
майбутнього методу автоматизованого формоутворення: широке застосування
математичного апарату, комплексна нормалізація і типізація конструкторського
та технологічного процесів, їх природне поєднання та розвиток, широко
використання різних за потужністю обчислювальних засобів і устаткування з ЧПУ
у всіх ланках основного виробництва і його підготовки. З іншого боку, цілі
групи елементів конструкції і оснащення при цьому методі проектують, пов'язують і
виготовляють за традиційною, але модернізованої технології
плазово-шаблонного методу.

Сутність РПМ полягає в такій побудові системи
конструкторсько-техно-логічної підготовки виробництва, при якому
забезпечується єдність вихідної інформації, використовуваної в процесі
проектування керуючих програм обробки деталей на верстатах з ЧПУ, з іншого
боку, і при створенні плазово-шаблонної та об'ємної оснащення, з іншого. Це
досягається:


розробкою і застосуванням єдиної вихідної геометричної інформації у вигляді
математичних, інформаційних та графічних моделей колективного
користування;


більш повним проставленням розмірів на кресленнях із записом у них відомостей,
необхідних і достатніх для однозначного їх читання різними виконавцями;


впровадженням широко варійованою схеми паралельно-последовального
формоутворення об'єктів виробництва та їх геометричній ув'язки, що дозволяє
погоджувати форми і розміри деталей у процесі їх паралельного виготовлення
різними способами.


Особливості проектування та завдання поверхонь при РПМ полягає перш
всього в широке застосування для цих цілей сучасних обчислювальних і
технічних засобів, що дозволяє видати у виробництво будь-яке число точних і
повноцінних за обсягом інформації розрахункових таблиць. Важливою ланкою процесу
формоутворення деталей є ув'язка поверхонь, яка являє
собою їх взаємне узгодження по геометричним параметрам. Ув'язка є
одним з основних чинників моделювання геометричних об'єктів, що забезпечує
отримання правильної інформації. Графоаналітичних ув'язка при РПМ є
найбільш поширеним і раціональним способом узгодження форм і розмірів
елементів конструкцій. При розрахунково-плазовом методі важливим джерелом
узгодження стикуємих ділянок поверхонь є інформаційні моделі.
Інформаційну модель зазвичай представляють у вигляді таблиці координат точок і
інших геометричних параметрів. При РПМ широко використовується можливість
отримання з ЕОМ і розрахункових таблиць, та керуючої інформації для креслення
геометричної моделі на креслярському інструменті. При розрахунково-плазовом методі
скорочується загальне число операцій з перенесення форм і розмірів, тим самим
зменшуються втрати точності, неминучі при графічних і візуальних способи
передачі та оцінки геометричної інформації. Крім того, автоматизується
процес виготовлення основних обводообразующіх шаблонів на базі математичних
моделей, ЕОМ і верстатів з ЧПУ, що також скорочує кількість допоміжної
оснащення. Точність виготовлення шаблонів, якість їх взаємної ув'язки все більше
залежать від об'єктивних факторів, які піддаються обліку та регулювання.

РПМ створює широкі перспективи для автоматизації технологічних процесів не
тільки в області підготовки виробництва, а й у сфері основного виробництва
заготівельного, складального і особливо механічної обробки. При РПМ технічний і
економічний ефекти досягаються завдяки:


скорочення термінів підготовки виробництва;

зменшення технологічного циклу виготовлення дослідних і серійних деталей;

підвищення якості ув'язки і точності відтворення зовнішніх форм усіх
елементів каркасу;

поліпшенню геометричній взаємозамінності деталей і вузлів агрегату.


Скорочення термінів підготовки виробництва і зменшення виробничого циклу
обумовлюється не лише застосуванням високопродуктивного обладнання, а й
можливістю заздалегідь, ще до запуску чергового вироби, провести велику роботу
з підготовки прикладного програмного забезпечення.
Поряд з перерахованих вище впровадження розрахунково-плазового метода дозволяє
одержати й інші позитивні результати:


послідовну ліквідацію важких робіт і скорочення загальної частки фізичної
праці в процесі підготовки основного виробництва;

стирання межі між фізичною та розумовою працею, що знаходить вираз в
появу змішаних спеціальностей, наприклад, інженера-настроювача,
техніка-оператора та ін;

різнобічний інтелектуальний розвиток робітника, зайнятого обслуговуванням
новітній програмно-керованої та електронно-обчислювальної техніки;

створення більш високої культури виробництва, кращих умов праці на
ділянках, які оснащені новим автоматичним обладнанням.


Однією з характерних особливостей РПМ є можливість широкої кооперації на
всіх стадіях проектування і виробництва нових зразків техніки, а також
гнучкість, можливість широко варіювати організацію технологічного процесу в
метою максимального використання виробничих потужностей і в першу чергу
- Сучасного устаткування з ЧПУ.

РПМ є сполучною ланкою між двома різними принципами формоутворення
і базою для послідовного переходу від традиційного,
але застарілого плазаво-шаблонного методу до методу автоматизованого
формоутворення.




V - варіант

1. Поняття про системи CAD/CAM/CAE (наскрізні системи).
2. Класифікація електронно-обчислювальних машин (ЕОМ).
3. Організаційне забезпечення САПР.
4. САПР плазаво-шаблонних робіт.


Використана література: А. В. Петров Проблеми і принципи
створення САПР. Москва "Вища школа" 1990
Д. М. Жук Технічні засоби та операційні
системи САПР. Москва "Вища школа" 1986
В. Г. Федорчук Інформаційне та прикладне
програмне забезпечення САПР. --//---//---//---//- В. А. Вайсбург Автоматизація
процесів під готовки авіаційного виробництва на базі ЕОМ
і обладнання з ЧПУ. Москва "машиностр-
ние "1985
Журнал HARD & SOFT. Номери # 2, 5 за 1994
# 1 за 1995